太陽能利用系統(tǒng)及其包括的保冷箱、空氣調(diào)節(jié)機或泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及太陽能利用系統(tǒng)及其包括的保冷箱、空氣調(diào)節(jié)機或者累。
【背景技術(shù)】
[0002] 至今已提出了各種利用太陽能電池板（太陽能電池）將太陽光的能量轉(zhuǎn)換為電功 率、用該電功率驅(qū)動設(shè)備的系統(tǒng)。在專利文獻1~8中可參見該種例子。
[0003] 在專利文獻1中記載了將太陽能電池作為電源的空調(diào)裝置。該空調(diào)裝置將太陽能 電池輸出的直流電通過DC-DC(直流-直流）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為負載所要求的電壓的直流電。并 且，將上述DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出的直流電通過變壓變頻逆變器轉(zhuǎn)換為與負載相應的電壓、頻 率的交流電，用上述變壓變頻逆變器輸出的交流電驅(qū)動壓縮機。壓縮機通過MPPT(最大電 功率點追蹤控制；maximumpowerpointtracking)按太陽能電池的最大輸出點工作。
[0004] 在專利文獻2中記載了冷藏箱。在該冷藏箱的電源系統(tǒng)中包括；太陽能電池；蓄電 池，其由商用電源的深夜電功率充電；雙向轉(zhuǎn)換器，其與上述太陽能電池和蓄電池連接；逆 變器電路，其驅(qū)動壓縮機；W及商用電源系統(tǒng)，其與上述雙向轉(zhuǎn)換器互連連接。除了由太陽 能電池產(chǎn)生電功率W外，預先用深夜費用時間段的電功率對蓄電池充電來使用，因此能削 減冷藏箱的電費。通過MPPT進行白天基于太陽能電池的冷藏箱的驅(qū)動。
[0005] 在專利文獻3中記載了電功率供給系統(tǒng)。該電功率供給系統(tǒng)對由直流電驅(qū)動的負 載供給電功率，具備輸出直流電并將其供給到上述負載的第1電源部（太陽能電池）；W及 供給從上述第1電源部對負載供給的直流電的不足部分的第2電源部（商用電源）。在用 太陽能電池驅(qū)動空氣調(diào)節(jié)機的情況下，通過MPPT進行該驅(qū)動。
[0006] 在專利文獻4中記載了使用太陽能電池的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的控制裝置。該裝置追蹤或者 探求來自太陽能電池的輸入電功率成為最大的最大電功率點來控制旋轉(zhuǎn)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度、 即進行MPPT。該裝置W旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)頻率為基礎(chǔ)來確定運轉(zhuǎn)頻率的增減值并追蹤或者探 測最大電功率點。
[0007] 在專利文獻5中記載了太陽能發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備太陽能電池板、將上述太陽 能電池板的輸出直流電轉(zhuǎn)換為交流電來驅(qū)動累等負載的逆變器、W及控制上述逆變器的控 制裝置。該系統(tǒng)W追蹤上述太陽能電池板的最大電功率點的方式對上述負載進行變速驅(qū) 動、即進行MPPT。
[000引在專利文獻6中記載了太陽能電池驅(qū)動的累系統(tǒng)。該系統(tǒng)將太陽能電池的電源輸 出經(jīng)由逆變器從直流轉(zhuǎn)換為交流來驅(qū)動感應電動機。該系統(tǒng)在上述逆變器中使用PWM逆變 器，針對上述感應電動機的供給電壓經(jīng)由滯后元來確定上述逆變器的振蕩頻率，將上述逆 變器的輸出電壓與輸入電壓之比維持在相對于振蕩頻率的規(guī)定比例的范圍內(nèi)。
[0009] 在專利文獻7中記載了使用太陽能電池的揚水裝置。在該裝置中將無刷電機用作 累驅(qū)動用電機，用不具有轉(zhuǎn)子的磁位探測單元的通用逆變器來驅(qū)動該無刷電機。
[0010] 在專利文獻8中記載了太陽能電池驅(qū)動制冷劑循環(huán)裝置。由在太陽能電池中產(chǎn)生 的電功率通過逆變器生成頻率可控的近似交流電，用該近似交流電使電動元件運轉(zhuǎn)。
[0011] 在圖24中表示被太陽能電池板輸出的電功率驅(qū)動的設(shè)備的構(gòu)成例。圖24的設(shè)備 是空氣調(diào)節(jié)機。太陽能電池板991輸出的直流電通過DC-DC轉(zhuǎn)換器992轉(zhuǎn)換為空氣調(diào)節(jié)機 的壓縮機996所要求的電壓的直流電，被輸入到進行VWF(可變電壓可變頻率；variable voltage,vari油Iefrequency)控制的VVVF逆變器995。VVVF逆變器995將直流電轉(zhuǎn)換為 與壓縮機996的轉(zhuǎn)速對應的頻率和電壓的交流電。DC-DC轉(zhuǎn)換器992輸出的直流電還用于 驅(qū)動空氣調(diào)節(jié)機的配置于室內(nèi)機的送風機的直流電機998和配置于室外機的送風機的直 流電機999。系統(tǒng)控制電路997進行MPPT控制，使用太陽能電池板991產(chǎn)生的電功率的最 大電功率點來使壓縮機996和直流電機998、999高效地運轉(zhuǎn)。
[00。]現(xiàn)有巧術(shù)專獻
[0013] 專利專獻
[0014] 專利文獻1;特開平6-117678號公報 [00巧]專利文獻2 ;特開平7 - 184331號公報
[0016] 專利文獻3;特許第3294630號公報
[0017] 專利文獻4;特開2003-9572號公報
[0018] 專利文獻5;特許第3733481號公報
[0019] 專利文獻6;特開昭60-249682號公報
[0020] 專利文獻7 ;特開2004 - 153979號公報
[0021] 專利文獻8;特開2005-226918號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 發(fā)巧要解決的間願
[002引在使用太陽能電池板輸出的電功率、通過MPPT控制驅(qū)動包括作為感應性負載的 電機的負載的情況下，電機工作有可能不穩(wěn)定。即在電機是同步電機的情況下，當按太陽能 電池板輸出的最大電功率要求電機所輸出的轉(zhuǎn)矩W上的轉(zhuǎn)矩時，由于發(fā)生同步偏差，所W 電機失步甚至停止。即使設(shè)為不按太陽能電池板輸出的最大電功率來要求電機輸出的轉(zhuǎn)矩 W上的轉(zhuǎn)矩，在云遮住太陽、或者人或動物接近太陽能電池板而對太陽能電池板投下影子 的情況等，也有可能太陽能電池板的輸出驟減，電機的轉(zhuǎn)矩不足而失步。電機一旦失步，貝U 為了恢復原狀需要幾分鐘的規(guī)定時間，裝置運轉(zhuǎn)率降低。
[0024] 即使電機是感應電機或者直流換向器電機，在通過MPPT控制被驅(qū)動的情況下，也 無法排除工作不穩(wěn)定化的可能性。當按太陽能電池板輸出的最大電功率要求電機所輸出的 轉(zhuǎn)矩W上的轉(zhuǎn)矩時，流經(jīng)電機的電流增加。電流增加是指在太陽能電池板的P-V曲線中工 作點向左側(cè)移動。當工作點移動到最大電功率點的左側(cè)時，電機陷入轉(zhuǎn)矩不足而失速。
[0025] 本發(fā)明是鑒于上述點而完成的，其目的在于提供一種太陽能利用系統(tǒng)，其利用太 陽能電池板輸出的電功率驅(qū)動包括電機的負載，能有效地利用電功率且使電機穩(wěn)定地工 作。
[0026] 用于解決間願的方秦
[0027] 本發(fā)明的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。即具備：太陽能電池板；電機，其由上述太陽 能電池板輸出的電功率驅(qū)動；W及電機失速防止裝置，其防止驅(qū)動中的上述電機的失速，選 擇如下任意一種電機失速防止裝置作為上述電機失速防止裝置：
[002引 （a)將上述太陽能電池板的輸出電壓限制為比上述太陽能電池板在該時點輸出最 大電功率的電壓高的電壓的電機失速防止裝置，
[0029] 化）將上述太陽能電池板的輸出電壓限制為在P-V曲線上當改變該輸出電壓時變 化率為負的電壓的電機失速防止裝置，
[0030] (C)包括與上述太陽能電池板并聯(lián)連接并積蓄上述太陽能電池板產(chǎn)生的電功率的 電容器的電機失速防止裝置。
[0031] 根據(jù)該構(gòu)成，由于具備防止電機的工作變得不穩(wěn)定而失速的電機失速防止裝置， 因此，能有效地利用電功率并使電機穩(wěn)定地工作。
[0032] 作為電機失速防止裝置，如果選擇進行將太陽能電池板的輸出電壓限制為比太陽 能電池板在該時點輸出最大電功率的電壓高的電壓的控制的電機失速防止裝置，則在電機 的負載增大的情況下，太陽能電池板的輸出電功率上化因此能夠不使驅(qū)動中的電機失速。
[0033] 作為電機失速防止裝置，如果選擇進行將太陽能電池板的輸出電壓限制為在P-V 曲線上當改變該輸出電壓時變化率為負的電壓的控制的電機失速防止裝置，則在電機的負 載增大的情況下，太陽能電池板的輸出電功率上升，因此能夠不使驅(qū)動中的電機失速。
[0034] 而且，太陽能電池板的輸出電功率的變化率隨著接近最大電功率點而單調(diào)地減 小，在最大電功率點處成為零。因此，通過測定該變化率，即使完全不知道最大電功率點的 位置，另外即使沒有到達最大電功率點，也能容易地推定某時點的工作點距離最大電功率 點多遠。因而，即使將太陽能電池板變?yōu)槠渌鼨C型，或者太陽能電池板的特性由于溫度或者 經(jīng)時變化而變化，也能特別是不進行設(shè)定變更等而繼續(xù)電機的失速防止。
[0035] 作為電機失速防止裝置，如果選擇包括與太陽能電池板并聯(lián)連接并積蓄太陽能電 池板產(chǎn)生的電功率的電容器的電機失速防止裝置，則電機能高效地使用太陽能電池板輸出 的電功率，由此即使電機的負載增大，也可不使驅(qū)動中的電機失速。
[0036] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，作為上述電機失速防止裝置，選擇 進行將上述太陽能電池板的輸出電壓限制為比上述太陽能電池板在該時點輸出最大電功 率的電壓高的電壓的控制的電機失速防止裝置，上述電機失速防止裝置進行控制，使得上 述太陽能電池板的輸出電壓V相對于上述太陽能電池板在該時點輸出最大電功率的最大 電功率輸出電壓Vm和規(guī)定的正的偏置電壓值Voff1成為
[0037]V>Vm+V〇m。
[0038] 根據(jù)該構(gòu)成，電機失速防止裝置進行將太陽能電池板的輸出電壓限制為太陽能電 池板在該時點輸出最大電功率的電壓高的電壓的控制，因此在電機的負載增大的情況下， 太陽能電池板的輸出電功率上升，能夠不使電機失速。另外，進行控制，使得太陽能電池板 的輸出電壓V相對于太陽能電池板在該時點輸出最大電功率的最大電功率輸出電壓Vm和 規(guī)定的正的偏置電壓值Voffl成為，
[0039]V>Vm+Voff1
[0040] 由此，即使在太陽能電池板中存在劇烈的輸出變動的情況下，也能使電機穩(wěn)定地 工作。
[0041] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，上述電機失速防止裝置在上述最 大電功率輸出電壓Vm與上述輸出電壓V的差是上述偏置電壓值VofflW下的情況下，使上 述電機的轉(zhuǎn)速減小，在上述最大電功率輸出電壓Vm與上述輸出電壓V的差是規(guī)定的正的偏 置電壓值V〇ff2( >Voffl)W上的情況下，使上述電機的轉(zhuǎn)速增加。
[0042] 根據(jù)該構(gòu)成，能使電機的工作穩(wěn)定化、且能將太陽能電池板的工作點固定在最大 電功率點的附近，因此，能有效地利用太陽能電池板的輸出電功率。另外，能通過僅測定太 陽能電池板的輸出電壓來進行該種控制，因此能簡化控制電路。
[0043] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，將上述偏置電壓值Voffl設(shè)為 0.ISXVm>Voffl> 0. 05XVm。
[0044] 根據(jù)該構(gòu)成，能充分地得到相對于太陽能電池板的突然的輸出變動而穩(wěn)定地驅(qū)動 電機的效果。另外，可得到能充分有效地使用太陽能電池板輸出的電功率的效果。
[0045] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，將上述偏置電壓值Voff2設(shè)為 Voff2>Vofn+0.02XVm、且Voff2《0.2XVm。
[0046] 根據(jù)該構(gòu)成，能得到無需過度且頻繁地改變電機轉(zhuǎn)速的效果。另外，可得到能充分 有效地使用太陽能電池板輸出的電功率的效果。
[0047] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，具備測定上述太陽能電池板的溫 度的溫度計，上述電機失速防止裝置的控制電路根據(jù)上述溫度計測定出的溫度來校正上述 最大輸出電壓Vm并進行電機失速防止控制。
[0048] 根據(jù)該構(gòu)成，能更準確地掌握最大電功率點的輸出電壓Vm,能可靠地防止電機的 工作變得不穩(wěn)定及電機失速，且能高效地使用太陽能電池板輸出的電功率。
[0049] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，作為上述電機失速防止裝置，選擇 進行將上述太陽能電池板的輸出電壓限制為比上述太陽能電池板在該時點輸出最大電功 率的電壓高的電壓的控制的電機失速防止裝置，上述電機失速防止裝置進行控制，使得通 過根據(jù)上述電機的轉(zhuǎn)速的推測得到的或者通過實際測量得到的上述太陽能電池板的輸出 電功率P相對于使用上述電機的轉(zhuǎn)速和上述太陽能電池板的輸出電功率推定出的上述太 陽能電池板在該時點的最大輸出電功率化和規(guī)定的正的偏置電功率值化ffl成為
[0050]
[0051] 根據(jù)該構(gòu)成，在太陽能電池板中存在劇烈的輸出變動的情況下，也能使電機穩(wěn)定 地工作。
[0052] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。即上述電機失速防止裝置在上述最大 輸出電功率化與上述輸出電功率P的差是上述偏置電功率值Poff1W下的情況下使上述 電機的轉(zhuǎn)速減小，在上述最大輸出電功率Pm與上述輸出電功率P的差是規(guī)定的電功率值 Poff2W上的情況下使上述電機的轉(zhuǎn)速增加。
[0053] 根據(jù)該構(gòu)成，能使電機的工作穩(wěn)定化，且能將太陽能電池板的工作點固定在最大 電功率點的附近，因此能有效地使用太陽能電池板輸出的電功率。
[0054] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，將上述偏置電功率值化ffl設(shè)為 0. 4化 >Poffl> 0. 03X1^1。
[00巧]根據(jù)該構(gòu)成，能充分地得到針對太陽能電池板的突然的輸出變動而穩(wěn)定地驅(qū)動電 機的效果。另外，可得到能充分有效地使用太陽能電池板輸出的電功率的效果。
[0056] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。即，將上述偏置電功率值化ff2設(shè)為 Poff2>化fn+0.02XI?、且化ff2《0.5I?。
[0057] 根據(jù)該構(gòu)成，能得到無需過度且頻繁地改變電機轉(zhuǎn)速的效果。另外，可得到能充分 有效地使用太陽能電池板輸出的電功率的效果。
[0058] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，具備測定上述太陽能電池板的溫 度的溫度計，上述電機失速防止裝置的控制電路根據(jù)上述溫度計測定出的溫度來校正上述 最大輸出電功率化并進行電機失速防止控制。
[0059] 根據(jù)該構(gòu)成，能更準確地掌握最大電功率點的輸出電功率化，能可靠地防止電機 的工作變得不穩(wěn)定及電機失速、且能高效地使用太陽能電池板輸出的電功率。
[0060] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。目P，作為上述電機失速防止裝置，選擇 進行將上述太陽能電池板的輸出電壓限制為在P-V曲線上當改變該輸出電壓時變化率為 負的電壓的控制的電機失速防止裝置，上述電機失速防止裝置根據(jù)改變上述電機的消耗電 功率時的上述太陽能電池板的輸出電壓的變化AV和上述太陽能電池板的輸出電功率的 變化AP來求出上述太陽能電池板的輸出電功率的變化率AP/AV，進行控制，使得上述變 化率AP/AV的絕對值相對于規(guī)定的正的變化率Sl成為
[0061]IAP/AVl>si。
[0062] 根據(jù)該構(gòu)成，在太陽能電池板中存在劇烈的輸出變動的情況下，也能使電機穩(wěn)定 地工作。
[0063] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。即上述電機失速防止裝置當上述變化 率AP/AV的絕對值是上述變化率SlW下時使上述電機的轉(zhuǎn)速減小，當上述變化率AP/ AV的絕對值是比上述變化率Sl大的規(guī)定的正的變化率s2W上時使上述電機的轉(zhuǎn)速增加。
[0064] 根據(jù)該構(gòu)成，能將太陽能電池板的發(fā)電量維持為高水平且有效地使用太陽能電池 板的發(fā)電能力，且能使電機穩(wěn)定地工作。
[0065] 優(yōu)選上述構(gòu)成的太陽能利用系統(tǒng)如下構(gòu)成。即，將上述變化率Sl設(shè)為 1. 0《SlX(Vm/Pm)《5. 7 (VmJm分別是該時點的上述太陽能